【摘要】：隨著我國對可持續(xù)發(fā)展的要求越來越高,綠色清潔能源的優(yōu)勢非常明顯,其中地熱是綠色清潔能源的代表之一。水源熱泵使用淺層地熱能源,避免了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)引發(fā)熱島效應,會帶來很好的環(huán)境和社會效益。本文以吐魯番盆地為研究對象,探討在干燥炎熱區(qū)使用水源熱泵系統(tǒng)進行制冷的可行性,為我國大規(guī)模開發(fā)淺層地熱資源提供參考。吐魯番盆地是我國的熱極,其獨有的地形地貌造成該區(qū)域炎熱、降水少而蒸發(fā)量巨大的特點。本文通過搜集吐魯番盆地的熱環(huán)境資料,利用現(xiàn)場和室內(nèi)實驗掌握該區(qū)域的巖土熱環(huán)境情況。分析了水源熱泵對水資源的需求條件并進行工藝設(shè)計,確定水源熱泵在吐魯番盆地進行制冷的可行性。利用FLUENT軟件構(gòu)建水源熱泵尾水排放模型,掌握河流溫度場變化規(guī)律并對排放口布置提出合理建議。具體結(jié)論如下:(1)通過對吐魯番盆地進行熱環(huán)境調(diào)查和室外、室內(nèi)巖土熱環(huán)境實驗,證明了吐魯番盆地利用水源熱泵進行制冷的可行性。采集了木頭溝勝金口河段河流信息,計算得到木頭溝勝金口河段的理論最大供冷能力為0.32×10~4kW。(2)以木頭溝勝金口河段水資源條件情況為基礎(chǔ),比較分析閉式水源熱泵系統(tǒng)和開式水源熱泵系統(tǒng)在該區(qū)域應用的可行性,最終確定開式水源熱泵系統(tǒng)。充分考慮木頭溝勝金口河段的實際情況,確定采用滲濾取水方式。針對開式水源熱泵系統(tǒng)進行了管路、水泵、蒸發(fā)器和換熱器的工藝設(shè)計。重點針對間接式水源熱泵系統(tǒng)中板式換熱器進行了設(shè)計計算,設(shè)置方式為熱水流程數(shù)m_1=8、冷水流程數(shù)m_2=4和熱水通道數(shù)n_1=4、冷水通道數(shù)n_2=8。(3)利用FLUENT軟件建立其水源熱泵尾水排放數(shù)學模型,掌握了水源熱泵尾水排放對水環(huán)境的影響規(guī)律,為排放口的布置提供基礎(chǔ)依據(jù)。當河流流速一定時,在滿足基本使用的情況下,可以通過降低水源熱泵排水速度來減少對水環(huán)境的影響;當排水口過水斷面面積一定時,垂直布置排放口、減小排放口的角度和多排放口對水環(huán)境影響更小;在進行排放口數(shù)量設(shè)置時,綜合考慮開挖工程量、造價等多方面的因素,最適宜的排放口數(shù)量為二個或者三個;水源熱泵尾水排放流量一定時,在進行兩個排放口間距設(shè)置時,最適宜的間距為40m左右。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU83;P314
【圖文】：

潔能源的需求與不斷上升的能源消耗都存在很大的缺口，且這個問題會隨著人口增長和社會經(jīng)濟發(fā)展變得越來越突出，長期有效地能源供給任務十分艱巨。我國能源總量是比較大的，與此同時，我國也是第一人口大國，人均占有量只有世界水平的二分之一(韓文科，2008)，這導致了我國能源短缺的問題凸顯，天然氣等綠色清潔能源尤為短缺。目前，我國能源高效利用率不高，勉強能達到 32%，低于國際一般水平。在全球一體化和綠色發(fā)展的要求下，節(jié)能減排是我國新時代經(jīng)濟發(fā)展中的重大國家戰(zhàn)略。根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布數(shù)據(jù)表明，2017 年全國能源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，天然氣、風電、地熱等清潔能源消費比例呈現(xiàn)上升趨勢，2017 年清潔能源消費比重為21.2%，比上年增加了約 1.5%。但我們也可以看到，我國清潔能源所占比重仍較小，進一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)勢在必行。我國的清潔能源，諸如地熱、風電的利用起步相對較晚，大規(guī)模地開發(fā)利用更是少之又少，2017 年能源消費情況如圖 1-1

圖 1-2 閉式地表水源熱泵系統(tǒng)開式地表水源熱泵系統(tǒng)通過設(shè)備從河流或湖泊取水，所取的水直接送至機或中間換熱器進行能量交換，釋放（吸收）熱量后的水直接返回河流或湖泊。式地表水源熱泵大大提高了供冷（供暖）能力。但是如果控制不好取水水體的質(zhì)，容易出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞管道并導致設(shè)備運行壽命降低等問題。開式地表水源泵系統(tǒng)如圖 1-3。

【參考文獻】

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本文編號：2725802